পরমাণু চিকিৎসায় মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান/পরমাণু চিকিৎসায় এক্স-রে সিটি

SPECT ইমেজিংয়ে অ্যাটেন্যুয়েশন কমপেনসেশন বা ক্ষয় পূরণের প্রয়োজনীয়তা বহু বছর ধরেই জানা ছিল। তবে সাম্প্রতিক সময়েই বাণিজ্যিক ব্যবস্থায় এর কার্যকর কৌশলগুলো প্রয়োগ করা সম্ভব হয়েছে। আমরা আগেই দেখেছি যে, গামা রশ্মি যে মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায়, তার ফটোইলেকট্রিক শোষণ এবং কম্পটন স্ক্যাটারিংয়ের কারণে তার ক্ষয় ঘটে। এর ফলে SPECT ইমেজিংয়ে পরিমাপকৃত প্রজেকশনগুলোর মধ্যে এই ক্ষয়ের প্রভাব রয়ে যায়। এটি টোমোগ্রাফিক রিকনস্ট্রাকশনের (ত্রিমাত্রিক পুনর্গঠন) নির্ভুলতা কমিয়ে দেয়; যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:

একটি কার্ডিয়াক স্টাডি থেকে প্রাপ্ত টোমোগ্রাফিক স্লাইস। উপরের সারিতে অ্যাটেন্যুয়েশন কারেকশন ছাড়া এবং নিচের সারিতে অ্যাটেন্যুয়েশন কারেকশনসহ রিকনস্ট্রাকশন করা হয়েছে। লক্ষ্য করুন, অ্যাটেন্যুয়েশন কারেকশন করা ছবিগুলোতে হৃদপেশিতে রেডিওঅ্যাক্টিভিটির বণ্টন অনেক বেশি সুষম দেখাচ্ছে।

পরিমাপকৃত প্রজেকশনগুলো সংশোধন করার জন্য রোগীর নির্দিষ্ট অ্যাটেন্যুয়েশন ম্যাপ ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি রেডিওআইসোটোপ উৎস ব্যবহার করে গামা ক্যামেরার মাধ্যমে রোগীর একটি ট্রান্সমিশন স্ক্যান তৈরি করে এই ম্যাপগুলো প্রস্তুত করা সম্ভব। উদাহরণ হিসেবে নিচের চিত্রটি দেখুন:

লেখকের বুকের একটি পোস্টেরিয়র-অ্যান্টেরিয়র ট্রান্সমিশন ইমেজ। এটি একটি আনকোলিমেটেড গামা ক্যামেরা এবং দুই মিটার ফোকাল দূরত্বে থাকা 99mTc-এর একটি 18.5 MBq পয়েন্ট সোর্স ব্যবহার করে ধারণ করা হয়েছে।

এই ট্রান্সমিশন স্ক্যানটিতে রোগীর শরীরের নির্দিষ্ট অংশের অ্যাটেন্যুয়েশন বা ক্ষয় সংক্রান্ত তথ্য থাকে। ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশনের আগে প্রতিটি SPECT প্রজেকশনে এই অ্যাটেন্যুয়েশন প্যাটার্নের একটি ম্যাপ প্রয়োগ করা হয়। এর চেয়েও একটি কার্যকর পদ্ধতি হলো এক্স-রে সিটি স্ক্যানার ব্যবহার করে অ্যাটেন্যুয়েশন ম্যাপ তৈরি করা (নিচের চিত্রটি দেখুন)। এর ফলে বেশ কিছু হাইব্রিড স্ক্যানার তৈরি হয়েছে যা নিউক্লিয়ার মেডিসিনকে সিটি ইমেজিংয়ের সাথে যুক্ত করে, যেমন— SPECT/CT এবং PET/CT। উদাহরণ হিসেবে নিচের চিত্রটি দেখুন:

একটি SPECT/CT সিস্টেম। এর ডানদিকের ছবিতে প্রাসঙ্গিক অংশগুলো চিহ্নিত করা হয়েছে।

পর্যাপ্ত কম্পিউটিং ক্ষমতার সাহায্যে এই প্রযুক্তির আরেকটি বাড়তি সুবিধা পাওয়া যায়। তা হলো নিউক্লিয়ার মেডিসিন এবং সিটি ইমেজগুলোকে একত্রে মিশ্রিত করা। এর মাধ্যমে রোগীর অ্যানাটমিক্যাল বা শারীরস্থানের ছবির সাথে তার ফিজিওলজিক্যাল বা শারীরবৃত্তীয় ছবিকে সহ-অবস্থানগতভাবে ফুটিয়ে তোলা যায় (যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে)। এর ফলে নিউক্লিয়ার মেডিসিন পদ্ধতির রোগনির্ণয় ক্ষমতা বহুগুণ বৃদ্ধি পায়।

একটি সিটি স্ক্যানের সাথে মিশ্রিত একটি SPECT ইমেজ। এখানে '+' চিহ্ন দ্বারা নির্দেশিত এই মিশ্রণ প্রক্রিয়ার উপ-ধাপগুলোর মধ্যে ছিল ইমেজের পরিবর্ধন, কনট্রাস্ট বৃদ্ধি, একটি কালার লুক-আপ টেবিল প্রয়োগ এবং উপযুক্ত স্বচ্ছতা ব্যবহার করে একটি ইমেজের ওপর অন্যটির লেয়ারিং বা স্তরবিন্যাস।

হাইব্রিড স্ক্যানারগুলোতে সাধারণত রোগীদের জন্য একটি একক কাউচ বা বিছানা থাকে। গামা ক্যামেরার গ্যান্ট্রিটি একটি সিটি ইউনিটের সামনের অংশের সাথে যুক্ত থাকে, যাতে SPECT ডেটা গ্রহণের আগে বা পরে রোগীকে সহজেই এক্স-রে বিমের মধ্যে নেওয়া যায়। কিছু সিটি ইউনিট কম রেজোলিউশনের ডিজাইনে তৈরি। সেগুলো থেকে কিছুটা অস্পষ্ট, একক স্লাইসের সিটি ইমেজ পাওয়া যায়। এটি SPECT অ্যাটেন্যুয়েশন কারেকশনের জন্য যথেষ্ট নির্ভুল হলেও রোগনির্ণয়ের উদ্দেশ্যে এককভাবে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয় (নিচের উদাহরণটি দেখুন)। আবার হাইব্রিড স্ক্যানিংয়ের জন্য উচ্চ রেজোলিউশনের সিটি ইউনিটও ব্যবহৃত হয়। এগুলো উদাহরণস্বরূপ, ১৬-স্লাইসের হেলিক্যাল স্ক্যান করতে সক্ষম এবং ডেডিকেটেড সিটি স্ক্যানারগুলোর রোগনির্ণয় ক্ষমতার সাথে সরাসরি প্রতিযোগিতা করতে পারে।

একটি SPECT/CT系统中 অ্যাটেন্যুয়েশন কারেকশনের উদ্দেশ্যে তৈরি একটি কম রেজোলিউশনের সিটি স্ক্যান।

এই অধ্যায়ে নিউক্লিয়ার মেডিসিনের দৃষ্টিকোণ থেকে এক্স-রে সিটি স্ক্যানিংয়ের ভৌত দিকগুলোর একটি সাধারণ রূপরেখা দেওয়া হয়েছে। আমরা বিভিন্ন স্ক্যানার ডিজাইন দিয়ে শুরু করব এবং এই ধরণের ইমেজিংয়ের সাথে প্রাসঙ্গিক বেশ কিছু কম্পিউটেশনাল কৌশল আলোচনা করব। এর মূল উদ্দেশ্য হলো নিউক্লিয়ার মেডিসিনে এক্স-রে সিটির প্রয়োগ বোঝার জন্য একটি ভিত্তি তৈরি করা।

প্রচলিত রেডিওগ্রাফি

প্রচলিত রেডিওগ্রাফিতে শরীরের ভেতর দিয়ে এক্স-রে বিম চালনা করার সময় এর ক্ষয়প্রাপ্তিকে কাজে লাগিয়ে একটি ইমেজ রিসেপ্টরের ওপর ছায়া ফেলা হয়। এই শ্যাডোগ্রাফগুলোতে একটি ত্রিমাত্রিক বস্তুর দ্বিমাত্রিক রূপ রেকর্ড করা হয়। এর ফলে শরীরের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর একটি অংশের ওপর আরেকটি অংশ চলে আসে, যার কারণে ছোট ক্ষত বা লেশনগুলো সহজে শনাক্ত করা যায় না। এছাড়া অসমান পরিবর্ধন প্রভাবের কারণে ইমেজের বিকৃতি ঘটে। স্ক্যাটারিং বা বিকিরণ বিচ্ছুরণ ইমেজ ডেটাতে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলায় কম কনট্রাস্টের টিস্যু বা ভরগুলো স্পষ্টভাবে আলাদা করা যায় না।

বাম পাশে একটি প্রচলিত রেডিওগ্রাফি প্রক্রিয়ার ওপর থেকে দেখা দৃশ্য এবং ডান পাশে নিউক্লিয়ার মেডিসিন-ভিত্তিক লুক-আপ টেবিল ব্যবহার করে প্রদর্শিত একটি চেস্ট রেডিওগ্রাফ। এখানে কম কাউন্টকে গ্রে স্কেলে অন্ধকার শেড এবং উচ্চ কাউন্টকে সাদাটে শেড হিসেবে দেখানো হয়েছে।

আমরা ধরে নিতে পারি যে এই ধরনের ইমেজে একটি ডিজেনারেসি বা মানের অভিন্নতা তৈরি হয়। অর্থাৎ, শারীরস্থানিকভাবে সম্পূর্ণ ভিন্ন দুটি বস্তুও একই ফিল্ম ডেনসিটি তৈরি করতে পারে। কারণ উভয়ের কারণে সৃষ্ট কার্যকর অ্যাটেন্যুয়েশন বা ক্ষয়ের পরিমাণ সমান হয়; যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:

প্রচলিত রেডিওগ্রাফিতে ইমেজ ডিজেনারেসির উৎস। প্রতিটি উপাদানের ক্ষয়কে μ দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে, যা প্যানেল a-তে দেখানো হয়েছে। প্যানেল b-এর উপাদানগুলোর দুটি কলামেরই মোট ক্ষয় সমান। এর ফলে সম্পূর্ণ ভিন্ন অ্যানাটমিকাল গঠন হওয়া সত্ত্বেও ইমেজের ডেনসিটি বা ঘনত্ব একই রকম দেখায়।

প্যানেল a-তে আপতিত তীব্রতা I_o বিশিষ্ট এক্স-বিকিরণের একটি পেন্সিল বিম দেখানো হয়েছে, যা শরীর দ্বারা শোষিত বা ক্ষয়প্রাপ্ত হচ্ছে। এখানে বোঝার সুবিধার্থে শরীরকে সমান পুরুত্বের চারটি ভলিউম এলিমেন্ট এবং তাদের ভিন্ন ভিন্ন লিনিয়ার অ্যাটেন্যুয়েশন কোইফিসিয়েন্ট (μ₁ থেকে μ₄) দ্বারা প্রকাশ করা হয়েছে। যখন কোনো স্ক্যাটারড বা বিচ্ছুরিত বিকিরণ শনাক্ত করা যায় না, তখন স্থানান্তরিত তীব্রতা I পাওয়া যায়। এটি এক্সপোনেনশিয়াল অ্যাটেন্যুয়েশন সমীকরণ অনুযায়ী এই লিনিয়ার অ্যাটেন্যুয়েশন কোইফিসিয়েন্টগুলোর সমষ্টির ওপর নির্ভর করে। প্যানেল b দেখায় যে, ভলিউম এলিমেন্টগুলোর দুটি সংলগ্ন কলামের লিনিয়ার অ্যাটেন্যুয়েশন কোইফিসিয়েন্ট ভিন্ন হওয়া সত্ত্বেও তারা স্থানান্তরিত তীব্রতা I-এর একই মান তৈরি করতে পারে। অন্য কথায়, এখানে লিনিয়ার অ্যাটেন্যুয়েশন কোইফিসিয়েন্টগুলোর সমন্বিত অবদানই কেবল শনাক্ত করা যায়। কোনো সুনির্দিষ্ট ভলিউম এলিমেন্টের একক অবদান সম্পর্কে সুনির্দিষ্ট কোনো তথ্য পাওয়া যায় না।

এই পরিস্থিতির উন্নতির একটি উপায় হলো এক্স-রে কম্পিউটেড টমোগ্রাফি বা CT ব্যবহার করা। উল্লেখ্য যে, এক্স-রে সিটির জন্য তৈরি ইমেজ রিকনস্ট্রাকশন অ্যালগরিদমগুলো গামা ক্যামেরা ইমেজেও প্রয়োগ করা যেতে পারে, যাতে প্ল্যানার নিউক্লিয়ার ইমেজিংয়ের সীমাবদ্ধতাগুলো কাটিয়ে ওঠা যায়। এছাড়া পজিট্রন-নির্গমনকারী রেডিওআইসোটোপ থেকে তৈরি ইমেজেও এটি ব্যবহার করা সম্ভব।

ব্যাক প্রজেকশন

কম্পিউটারাইজড ইমেজ পুনর্গঠনের (রিকনস্ট্রাকশন) এই পদ্ধতিটি আমরা পূর্ববর্তী একটি অধ্যায়ে SPECT-এর প্রসঙ্গে আলোচনা করেছি। এখানে আমাদের উদ্দেশ্য হলো এক্স-রে সিটির (CT) প্রেক্ষাপটে এই পুনর্গঠন পদ্ধতিটি বিবেচনা করা।

নিচের চিত্রটিতে ব্যাক প্রজেকশন কীভাবে কাজ করে তা দেখানো হয়েছে। এর মূল ধারণা হলো, এক্স-রে বিমের যেকোনো ক্ষয় সম্পূর্ণ রশ্মিপথ জুড়ে সমানভাবে ঘটেছে বলে ধরে নেওয়া হয়।

ব্যাক প্রজেকশন পুনর্গঠন।

সুতরাং, প্রথম প্রোফাইল P₁-এর ব্যাক প্রজেকশনের ফলাফল হিসেবে এর মান যথাক্রমে প্রথম এবং দ্বিতীয় সারির উভয় উপাদানে 7 এবং 9 বসানো হয়। দ্বিতীয় প্রোফাইল P₂ ব্যাক প্রজেকশনের সময় উপরের ডানদিকের উপাদানে একটি 4, নিচের বামদিকের উপাদানে 1 এবং বাকি দুটি উপাদানে 11 যোগ করে। অন্য প্রোফাইলগুলোকেও একইভাবে বিন্যস্ত করা হয়। এরপর ডেটা সেট থেকে একটি অফসেট এবং পুনঃস্বাভাবিকীকরণের (রিনরমালাইজেশন) পর চূড়ান্ত ইমেজটি পাওয়া যায়। এই চূড়ান্ত ম্যাট্রিক্সটি সমস্ত প্রজেকশনকে সিদ্ধ করে কি না, তা আপনি নিজে যাচাই করে নিশ্চিত হতে পারেন।

এই নীতিটি নিচের চিত্রে আরও বিস্তারিতভাবে দেখানো হয়েছে:

সহজ ব্যাক প্রজেকশনের একটি প্রদর্শন: a একটি এক্স-রে টিউব একটি ফ্যান্টমকে স্ক্যান করছে। এটি একটি সুষম কন্টেইনারের মধ্যে থাকা একটি রেডিও-ডেন্স বস্তু নিয়ে গঠিত এবং ব্যাক প্রজেকশন প্রক্রিয়ার জন্য প্রদর্শিত প্রোফাইলটি তৈরি করে। b ফ্যান্টমটির চারপাশে সামান্য ভিন্ন কোণে স্ক্যান করে তৈরি চারটি প্রোফাইল। c মাত্র চারটি প্রজেকশন থেকে পুনর্গঠন করা ইমেজ।

একটি একক প্রোফাইলকে ব্যাক প্রজেক্ট করলে সম্পূর্ণ ইমেজ প্লেন জুড়ে একটি অন্ধকার স্ট্রিপ বা রেখা তৈরি হয়। যখন আমরা ফ্যান্টমটিকে অনেকগুলো দিক থেকে স্ক্যান করি এবং রশ্মির প্রোফাইলগুলোকে ইমেজ প্লেনের ওপর ব্যাক প্রজেক্ট করি, তখন রেডিও-ডেন্স ডট বা বিন্দুটির একটি প্রতিচ্ছবি স্পষ্ট হতে শুরু করে, যদিও তা কিছুটা অস্পষ্ট থাকে। প্রজেকশনের সংখ্যা যত বাড়ে, ইমেজের গুণমান তত উন্নত হয়। তবে ইমেজে সবসময়ই কিছুটা অস্পষ্টতা (ব্লারিং) থেকে যায়।

এই অস্পষ্টতা দূর করার জন্য যে পদ্ধতিটি ব্যবহৃত হয়, তা ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশন নামে পরিচিত।

ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশন

সাধারণ ব্যাক প্রজেকশন (সিম্পল ব্যাক প্রজেকশন) প্রক্রিয়ার সহজাত অস্পষ্টতা গাণিতিক ফিল্টারিং কৌশলের মাধ্যমে দূর করা সম্ভব। এই সামগ্রিক পুনর্গঠন (রিকনস্ট্রাকশন) প্রক্রিয়াকে ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশন বলা হয়। এই কৌশলে প্রথমে অ্যাটেন্যুয়েশন প্রোফাইলটিকে ফিল্টার করে নেওয়া হয়, যাতে ঘনত্বের আকস্মিক পরিবর্তনের প্রভাবকে প্রতিহত করা যায়। এই পরিবর্তনই মূলত সাধারণ ব্যাক প্রজেকশনে অস্পষ্টতা তৈরি করে। লক্ষ্য করুন যে, চিত্রে গ্রাফিকাল উপস্থাপনটি খুবই সাধারণ। কারণ ফিল্টার করা প্রোফাইলটি দূরত্বের একটি বেশ জটিল ফাংশন হতে পারে (যেমনটি প্যানেল c-তে দেখানো হয়েছে)। এই ফিল্টারটিকে কনভোলিউশন ফিল্টার বা কনভোলিউশন কার্নেলও বলা হয়। ফিল্টারিং প্রক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর এবং ব্যাক প্রজেকশন প্রক্রিয়া শুরু করার আগে প্রতিটি প্রোফাইলের উপাত্তে (ডেটা) বিপরীত ফুরিয়ার রূপান্তর (ইনভার্স ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম) প্রয়োগ করা হয়। লক্ষ্য করুন যে, পুনর্গঠিত চিত্রটি [প্যানেল d] আনফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশনে তৈরি হওয়া স্টার আর্টিফ্যাক্ট বা ত্রুটি থেকে সম্পূর্ণ মুক্ত।

ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশনের একটি প্রদর্শন: a একটি এক্স-রে টিউব একটি ফ্যান্টমকে স্ক্যান করে এবং প্রোফাইল তৈরি করে, যা ফুরিয়ার রূপান্তর ব্যবহার করে ফিল্টার করা হয়। b ফ্যান্টমের চারপাশে সামান্য ভিন্ন কোণে স্ক্যান করে তৈরি চারটি ফিল্টার্ড প্রোফাইল। c একটি রশ্মি প্রোফাইলের ওপর ফিল্টারিং প্রক্রিয়ার প্রভাবের একটি বিস্তারিত দৃশ্য। d পুনর্গঠিত চিত্রটি স্টার আর্টিফ্যাক্ট থেকে মুক্ত।

বেশিরভাগ সিটি স্ক্যানারে বিভিন্ন ধরণের ফিল্টার বেছে নেওয়ার সুযোগ থাকে। চিত্রে সফট টিস্যুর (নরম কলা) বৈশিষ্ট্য বা হাড়ের বিশদ বিবরণ স্পষ্ট করার জন্য অপারেটর এগুলো নির্বাচন করতে পারেন। প্রকৃতপক্ষে, স্ক্যান শেষ হওয়ার পর প্রয়োজন হলে ভিন্ন ফিল্টার ব্যবহার করে চিত্রটিকে পরবর্তী প্রক্রিয়াজাতকরণ (পোস্ট-প্রসেস) করা যায়। রোগীকে পুনরায় স্ক্যান করার প্রয়োজন ছাড়াই একদিকে হাড়ের বিশদ বিবরণ বাড়ানোর জন্য এবং অন্যদিকে সূক্ষ্ম কম কনট্রাস্টের ভরগুলো পর্যবেক্ষণ করার জন্য চিত্র তৈরি করা সম্ভব। সুতরাং, ফিল্টার নির্বাচন চিত্রের গুণমানের ওপর বড় প্রভাব ফেলে। এক্স-রে সিটিতে ব্যবহৃত দুটি সাধারণ ফিল্টার হলো রামচন্দ্রন ও লক্ষ্মীনারায়ণ ফিল্টার এবং শেপ ও লোগান ফিল্টার। SPECT-এ বাটারওয়ার্থ, হ্যানিং এবং মেটজ ফিল্টার ব্যবহৃত হয়, যা আপনার মনে থাকতে পারে। র‍্যাম্প ফিল্টারটি এককভাবে সাধারণ ব্যাক প্রজেকশন প্রক্রিয়ার কারণে তৈরি হওয়া আর্টিফ্যাক্ট দূর করে। তবে এটি স্পেশাল ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে উপাত্তে বাড়তে থাকা নয়েজের পরিমাণ কমাতে পারে না। রাম-ল্যাক হলো একটি র‍্যাম্প ফিল্টার, যা একটি নির্দিষ্ট কাট-অফ ফ্রিকোয়েন্সির উপরের ফ্রিকোয়েন্সিগুলো বাদ দেওয়া ছাড়া বাকি সব ফ্রিকোয়েন্সিকে অপরিবর্তিত রাখে। অন্যান্য ফিল্টারগুলোর বেশিরভাগই বিভিন্ন মাত্রায় উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলোকে দমন করে। কখনও কখনও এই ফিল্টারগুলোকে অ্যালগরিদম বা কার্নেলও বলা হয়। সফট টিস্যু এবং বোন অ্যালগরিদম দিয়ে পুনর্গঠন করা একটি অ্যাক্সিয়াল টমোগ্রামের চিত্র নিচে উদাহরণ হিসেবে দেখানো হলো:

a একটি সফট টিস্যু ফিল্টার এবং b একটি বোন ফিল্টার ব্যবহার করে পুনর্গঠিত টমোগ্রাম। বোন ফিল্টার ব্যবহারের ফলে তৈরি হওয়া সূক্ষ্ম প্রান্তভাগের স্পষ্টতা (এজ এনহ্যান্সমেন্ট) এবং সফট টিস্যু ফিল্টারের মসৃণ প্রকৃতি লক্ষ্য করুন।

EPFL-এর বায়োমেডিকেল ইমেজিং গ্রুপের মাধ্যমে একটি চমৎকার অনলাইন সিটি রিকনস্ট্রাকশন সিমুলেটর পাওয়া যায়। একটি অনুশীলন হিসেবে, পুনর্গঠনের আগে ব্যবহৃত ফিল্টারের ধরণ পরিবর্তন করে আপনি ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশন সম্পর্কে আপনার ধারণা যাচাই করে দেখতে পারেন। প্রোফাইল উপাত্ত গ্রহণের জন্য ব্যবহৃত কোণের সংখ্যা পুনর্গঠিত চিত্রের গুণমানের ওপর কেমন প্রভাব ফেলে, তাও আপনি পরীক্ষা করে দেখতে পারেন।

সিটি স্ক্যানিং জিওমেট্রি

প্রথম প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার ডিজাইন।

বেশিরভাগ সিটি স্ক্যানার ডিজাইনে এক ধরণের যান্ত্রিক (মেকানিক্যাল) গ্যান্ট্রি ব্যবহার করা হয়, যা রোগীর চারপাশে এক্স-রে টিউব এবং ডিটেক্টরের ঘূর্ণন নিশ্চিত করে। প্রথম দিকের ডিজাইনগুলোতে এক্স-রে বিমটিকে একটি পেন্সিল বিমে কোলিমেশন করা হতো। তবে আধুনিক সিস্টেমে এটি একটি প্রশস্ত ফ্যান বিম নিয়ে গঠিত। স্লাইসের পুরুত্ব (যা সাধারণত ১ থেকে ১০ mm হয়ে থাকে) সাধারণত এক্স-রে টিউবের বাইরে মোটর চালিত সামঞ্জস্যযোগ্য ওয়েজ ব্যবহার করে প্রি-পেশেন্ট কোলিমেশনের মাধ্যমে নির্ধারণ করা হয়। তুলনামূলকভাবে বড় ফ্যান বিম থাকা সত্ত্বেও বিকিরণপ্রাপ্ত টিস্যুর আয়তন প্রজেকশন রেডিওগ্রাফির তুলনায় বেশ কম। তাই স্ক্যাটারিং বা বিচ্ছুরণ এখানে খুব বড় কোনো সমস্যা নয়। স্লাইসের বাইরের স্ক্যাটারিংয়ের প্রভাব কমাতে ডিটেক্টরগুলোর সামনে কোলিমেটর বসানো থাকে। বিম হার্ডেনিংয়ের প্রভাব কমাতে সিটি স্ক্যানারগুলো ১২০ – ১৪০ kVp-তে চালিত একটি ভারী ফিল্টারযুক্ত বিম ব্যবহার করে। লক্ষ্য করুন যে, তৃতীয় প্রজন্মের স্ক্যানারগুলোর মতো সেরা রেডিওগ্রাফিক জিওমেট্রিতেও বস্তুর পরিবর্ধন বা ম্যাগনিফিকেশন উল্লেখযোগ্য মাত্রায় হয়। এছাড়া ফোকাল স্পটের সীমিত আকার (যা সাধারণত ১ mm) অর্জনযোগ্য স্পেশাল রেজোলিউশনকে সীমিত করে দিতে পারে।

প্রথম প্রজন্মের সিটি স্ক্যানারে ট্রান্সলেট-রোটেট জিওমেট্রি ব্যবহার করা হতো। উদাহরণস্বরূপ, মূল ইএমআই এমকে ১ স্ক্যানারটিতে একটি পেন্সিল এক্স-রে বিম এবং একটি একক ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয়েছিল। গ্যান্ট্রির ট্রান্সলেশনাল বা রৈখিক গতির সময়, একটি একক প্রোফাইল তৈরি করতে স্থানান্তরিত এক্স-রে বিমটি ১৬০ বার স্যাম্পল করা হতো। এরপর এক্স-রে বিম বন্ধ রেখে ১ ডিগ্রি ঘূর্ণন সম্পন্ন হতো এবং তারপর আবার একটি নতুন প্রোফাইল নেওয়া হতো। রোগীর মাথা ১৮০টি ভিন্ন কোণ থেকে স্ক্যান করা না হওয়া পর্যন্ত এই প্রক্রিয়াটি চালানো হতো।

দ্বিতীয় প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার ডিজাইন।

এই সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটি শেষ হতে প্রায় ৫ মিনিট সময় লাগত এবং এটি রোগীর সম্পূর্ণ স্থির থাকার ওপর নির্ভর করত। রোগীর নড়াচড়া কমানোর জন্য সাধারণত মাথাটিকে ক্লাম্প বা ক্লিপ দিয়ে আটকে দেওয়া হতো। এছাড়া, তাদের মাথার চারপাশে একটি জলের ব্যাগ থাকত। এটি NaI(Tl) সিন্টিলেটরের আফটারগ্লো বা পরবর্তী আভা সংক্রান্ত সমস্যা এবং ডিটেক্টরে তৈরি হওয়া সিগন্যালের বিশাল ডাইনামিক রেঞ্জ কাটিয়ে উঠতে সাহায্য করত। পরবর্তী প্রজন্মের স্ক্যানারগুলোতে মোশন আর্টিф্যাক্ট বা নড়াচড়াজনিত ত্রুটি কমাতে স্ক্যান করার সময়কে কয়েক সেকেন্ডে নামিয়ে আনার চেষ্টা করা হয়েছে।

দ্বিতীয় প্রজন্মের স্ক্যানারে একাধিক ডিটেক্টরসহ একটি ছোট ফ্যান বিম ব্যবহার করে এই সমস্যার সমাধান করা হয়েছিল। কিছু ডিজাইনে ৩০টি পর্যন্ত ডিটেক্টর ছিল। ডিটেক্টরগুলো একটি ট্রান্সলেশনের সময় একাধিক ডেটা রিডিং সংগ্রহ করে, যার ফলে কম ট্রান্সলেশন এবং ঘূর্ণনের প্রয়োজন হয়। প্রতিটি ডিটেক্টর প্রতিটি ট্রান্সলেশনের সময় নিজস্ব সীমিত প্রোফাইল সংগ্রহ করে। সাধারণত, রৈখিক গতির মাঝে ৩০ ডিগ্রি ঘূর্ণন ব্যবহার করা হতো, যাতে একটি স্লাইসের ডেটা পাওয়ার জন্য মাত্র ছয়টি ঘূর্ণন গতির প্রয়োজন হতো।

এই ডিজাইনের মাধ্যমে ৫ থেকে ৯০ সেকেন্ডের মধ্যে স্ক্যান করা সম্ভব হয়েছিল। ডিটেক্টর উপাদানগুলো সিন্টিলেটর হলেও জলের ব্যাগের ব্যবহার বাদ দেওয়া হয়েছিল এবং প্রথমবারের মতো বডি স্ক্যান বা শরীরের স্ক্যান করা সম্ভব হয়েছিল। একাধিক ডিটেক্টরের ব্যবহার কার্যক্ষমতায় এক বিশাল অগ্রগতি এনে দিয়েছিল।

তৃতীয় প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার রোটেট-রোটেট জিওমেট্রি ব্যবহার করে স্ক্যানের সময় আরও কমিয়ে এনেছে। আজকের বেশিরভাগ স্ক্যানারই তৃতীয় প্রজন্মের। একটি সাধারণ মেশিনে একটি বড় ফ্যান বিম ব্যবহার করা হয়, যা রোগীকে সম্পূর্ণভাবে আবৃত করে। ডিটেক্টর উপাদানের সংখ্যা সাধারণত শত শত হয়ে থাকে, যেমন:

• GE Hispeed Advantage-এ ১.০ mm দূরত্বে ৮৫২টি উপাদান রয়েছে;
• Siemens Somatom Plus 4-এ ১.১ mm দূরত্বে ৭৬৮টি উপাদান রয়েছে; এবং
• Toshiba Xpress/SX-এ ১.০৩ mm দূরত্বে ৮৯৬টি উপাদান রয়েছে।

তৃতীয় প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার ডিজাইন।

ডিটেক্টর উপাদানগুলো এক্স-রে টিউবের ফোকাসকে কেন্দ্র করে একটি বৃত্তের চাপ বরাবর সাজানো থাকে। এক্স-রে টিউব এবং ডিটেক্টর অ্যারে একত্রে ৩৬০ ডিগ্রি ঘোরে, যে সময়ের মধ্যে কয়েকশ পৃথক প্রোফাইল পাওয়া যায়। ডেটা সংগ্রহের জন্য সলিড স্টেট ডিটেক্টর এবং চাপযুক্ত জেনন গ্যাস ডিটেক্টর উভয়ই ব্যবহৃত হয়।

যেহেতু ফ্যান বিমটি রোগীকে পুরোপুরি আবৃত করে, তাই রৈখিক বা ট্রান্সলেশনাল গতির প্রয়োজন হয় না এবং টিউব ও ডিটেক্টর অ্যারে রোগীর চারপাশে একত্রে ঘোরে। রেকর্ড করা প্রোফাইলের সংখ্যা নির্বাচিত স্ক্যান প্যারামিটারের ওপর নির্ভর করে। তবে এটি অন্তত কয়েকশ এবং এক হাজারেরও বেশি হতে পারে। স্ক্যানের সময় এক সেকেন্ডের মতো কম হতে পারে। যদিও ডিটেক্টরের ডাইনামিক রেঞ্জ অনেক বেশি, কিছু প্রস্তুতকারক শরীর বা মাথার আকৃতির সাথে মিল রেখে বো-টাই আকৃতির ফিল্টার ব্যবহার করে সিগন্যালের শক্তির অতিরিক্ত তারতম্য নিয়ন্ত্রণ করেন। এই ধরণের ফিল্টারগুলো সাধারণত ফ্যান বিমের কেন্দ্রীয় অংশের চেয়ে পরিধিস্থ বা প্রান্তীয় অংশকে বেশি মাত্রায় ক্ষয় করে। এটি বিম হার্ডেনিংয়ের প্রভাব কাটিয়ে উঠতেও সাহায্য করে এবং ফিল্ড অফ ভিউ-এর পরিধিস্থ অংশে রোগীর ত্বকের ডোজ বা বিকিরণ গ্রহণ সর্বনিম্ন রাখে।

এই জিওমেট্রির বেশ কিছু বৈচিত্র্য তৈরি করা হয়েছে, যার মধ্যে ঘূর্ণন কেন্দ্রকে অফসেট করা এবং ফ্লাইং ফোকাস এক্স-রে টিউবের ব্যবহার অন্তর্ভুক্ত।

চতুর্থ প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার ডিজাইন।

চতুর্থ প্রজন্মের সিটি স্ক্যানার রোটেট-ফিক্সড রিং জিওমেট্রি ব্যবহার করে, যেখানে স্থির ডিটেক্টরের একটি রিং রোগীকে সম্পূর্ণভাবে ঘিরে রাখে। এক্স-রে টিউবটি ডিটেক্টর রিংয়ের ভেতরে একটি প্রশস্ত ফ্যান বিম নিয়ে পুরো ৩৬০ ডিগ্রি ঘোরে। যেকোনো মুহূর্তে কেবল সেই ডিটেক্টরগুলোই সক্রিয় হয় যা বিমটিকে দেখতে পায়। এর অর্থ হলো হাজার হাজার ডিটেক্টর উপাদানের মধ্যে কেবল একটি ছোট অংশ যেকোনো মুহূর্তে সচল থাকে। স্ক্যানের সময় বা গতি তৃতীয় প্রজন্মের স্ক্যানারগুলোর মতোই, তবে রেডিওগ্রাফিক জিওমেট্রি কিছুটা দুর্বল। কারণ এক্স-রে টিউবটি ডিটেক্টরের চেয়ে রোগীর বেশি কাছে থাকতে হয়, অর্থাৎ জ্যামিতিক পরিবর্ধন বা ম্যাগনিফিকেশন বেশি হয়।

উপরে উল্লেখিত দুর্বল জিওমেট্রির অসুবিধাগুলো নিউটেটিং জিওমেট্রির মাধ্যমে খুব সুন্দরভাবে দূর করা হয়েছে। এক্স-রে টিউবটি ডিটেক্টর রিংয়ের বাইরে থাকে, তবে ডিটেক্টর প্লেন বা সমতল থেকে সামান্য দূরে থাকে। এই ধরণের মেশিন ব্যবহার করে ০.৬ সেকেন্ডের মতো কম সময়ে স্ক্যান করা সম্ভব, যেখানে স্ক্যানগুলোর মধ্যবর্তী বিলম্ব মাত্র ১০০ ms। কয়েক হাজার ডিটেক্টর উপাদান ব্যবহার করে চমৎকার রেজোলিউশন পাওয়া সম্ভব।

হেলিক্যাল স্ক্যানিং

স্লিপ-রিং প্রযুক্তির উদ্ভাবন এক্স-রে টিউবকে একই দিকে অবিরাম ঘুরতে সক্ষম করেছে। এটি স্ক্যানগুলোর মধ্যবর্তী বিলম্বের সমস্যা দূর করে। যখন এক্স-রে টিউবের এই ধারাবাহিক গতির সাথে স্ক্যানারের অক্ষ বরাবর পেশেন্ট টেবিল বা রোগীর বিছানার অবিরাম অগ্রগতি যুক্ত হয়, তখন আমরা হেলিক্যাল বা স্পাইরাল স্ক্যানিং পাই (যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে)। সাধারণত টেবিলের গতিবেগ ১ – ১০ mm/s হয়। একটি পূর্ণ ৩৬০ ডিগ্রি ঘূর্ণন ০.৫ সেকেন্ডে অর্জিত হতে পারে এবং ফ্যান বিমের নামমাত্র পুরুত্ব ১ mm বা তার বেশি হয়।

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ের চিত্র।

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ের প্রেক্ষাপটে পিচ নামক একটি প্যারামিটারকে এভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

এক ঘূর্ণনে পেশেন্ট কাউচ বা বিছানা যতটুকু দূরত্ব অতিক্রম করে, তার সাথে স্লাইসের পুরুত্বের অনুপাত।

অন্য কথায়, কাউচের ১০ mm অগ্রগতি এবং স্লাইসের নামমাত্র পুরুত্ব ১০ mm হলে পিচ হবে ১। কাউচের গতির দিকে প্রয়োজনীয় স্পেশাল রেজোলিউশনের ওপর নির্ভর করে পিচের মান সাধারণত ১ থেকে ২-এর মধ্যে হয়। সহজ কথায়, এটি স্ক্যান ব্যাপ্তির একটি নির্দেশক।

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ের ফলে স্ক্যানের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়। কারণ কোনো ফাঁক ছাড়াই এবং রোগীর নড়াচড়ার খুব বেশি প্রভাব ছাড়াই শরীরের বড় অংশ অবিচ্ছিন্নভাবে স্ক্যান করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, Somatom Plus-4A এর সাহায্যে কোনো বিরতি ছাড়া ৬০ সেকেন্ডের স্ক্যানিংয়ে টানা ৮০টি স্লাইস স্ক্যান করা সম্ভব। ফলে থোরাক্স বা বুকের সিঙ্গেল ব্রেথহোল্ড স্ক্যানিং সম্ভব হয়। এছাড়া স্পেশাল রেজোলিউশনের ন্যূনতম ক্ষতি করেই স্যাজিটাল ও করোনাল প্লেনের রিকনস্ট্রাকশন করা সম্ভব হয়।

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ে অ্যাক্সিয়াল রিকনস্ট্রাকশন নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। দেখা যাচ্ছে যে, স্ক্যানের সময় কোনো অ্যাক্সিয়াল স্লাইস আসলে সরাসরি বিকিরণপ্রাপ্ত হয় না। তাই যেকোনো ট্রান্সঅ্যাক্সিয়াল ইমেজ ডেটা অর্জিত হেলিক্যাল রেকর্ড থেকে অনুমান বা এস্টিমেট করে নিতে হয়। একটি অনুমান কৌশলকে জেড-ইন্টারপোলেশন বলা হয়। কারণ এটি অর্জিত ডেটার জেড-ডাইমেনশন বরাবর, অর্থাৎ রোগীর মাথা থেকে পা পর্যন্ত অক্ষ বরাবর ডেটা ইন্টারপোলেশন কৌশল প্রয়োগ করে।

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ে ট্রান্সঅ্যাক্সিয়াল রিকনস্ট্রাকশনের চিত্র।

সুতরাং, ফিল্টার্ড ব্যাক প্রজেকশন রিকনস্ট্রাকশন প্রক্রিয়াটি ফুরিয়ার ফিল্টারিংয়ের আগে একটি জেড-ইন্টারপোলেশন ধাপ অন্তর্ভুক্ত করার জন্য পরিবর্তিত হয়, যা নিচের ফ্লো ডায়াগ্রামে দেখানো হয়েছে:

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ে ইমেজ রিকনস্ট্রাকশন প্রক্রিয়া।

ইন্টারপোলেশন ও এক্সট্রাপোলেশন

সামনে অগ্রসর হওয়ার আগে, আমাদের মৌলিক ধারণা পরিষ্কার করতে এবং পরবর্তী আলোচনাটিকে প্রাসঙ্গিকভাবে উপস্থাপন করতে ইন্টারপোলেশন ও এক্সট্রাপোলেশনের বিষয়টি সংক্ষেপে পর্যালোচনা করে নেওয়া যাক। প্রথমে একটি সহজ এক-মাত্রিক উদাহরণ দিয়ে শুরু করা যাক, যেমনটি নিচের গ্রাফে দেখানো হয়েছে। ধরা যাক, আমরা দুটি পরিমাপ A এবং B নিয়ে গ্রাফে স্থাপন করেছি এবং তাদের মধ্যবর্তী একটি বিন্দু $C$-এর মান অনুমান করতে চাই। এই ধরণের অনুমান প্রক্রিয়াকে ইন্টারপোলেশন বলা হয়। যদি আমরা ধরে নিই যে চলক $X$ এবং $Y$-এর মধ্যে একটি রৈখিক সম্পর্ক রয়েছে (যেমনটি আমাদের গ্রাফে দেখানো হয়েছে), তবে $C$ বিন্দুর মান নির্ধারণের এই প্রক্রিয়াটিকে লিনিয়ার ইন্টারপোলেশন বা রৈখিক ইন্টারপোলেশন বলা হয়। এখানে আমরা যে ধরণের ডেটা বিবেচনা করছি, তার চেয়ে জটিল ডেটার ক্ষেত্রে ইন্টারপোলেট্যান্ট হিসেবে অন্যান্য ফাংশনও ব্যবহার করা যেতে পারে।

ইন্টারপোলেশন ও এক্সট্রাপোলেশনের চিত্র।

যদি আমাদের গ্রাফের D বিন্দুটি সম্পর্কেও জানার প্রয়োজন হয়, অর্থাৎ পরিমাপকৃত সীমার বাইরের কোনো বিন্দু, তবে সেই অনুমান প্রক্রিয়াকে আমরা এক্সট্রাপোলেশন বলি। আমাদের উপরের গ্রাফটিতে লিনিয়ার এক্সট্রাপোলেশন বা রৈখিক এক্সট্রাপোলেশন প্রদর্শন করা হয়েছে।

গাণিতিকভাবে আমরা লিখতে পারি যে, যদি:

$A\Rightarrow (x_1,y_1)B\Rightarrow (x_2,y_2)C\Rightarrow (x_3,y_3)$

হয়, তবে লিনিয়ার ইন্টারপোলেশন অনুযায়ী C বিন্দুর Y-মানটি হবে:

$y_3=y_1+\frac{(x_3-x_1)(y_2-y_1)}{(x_2-x_1)}$

একটি অনুশীলন হিসেবে আপনি একই ধরণের একটি সমীকরণ তৈরি করতে পারেন, যা $D$ বিন্দুর $Y$-মান নির্ধারণে ব্যবহার করা যাবে।

যেহেতু হেলিক্যাল স্ক্যানিং একটি ত্রিমাত্রিক বিষয়, তাই আমাদের আলোচনা এগিয়ে নেওয়ার আগে এই পরিস্থিতি সম্পর্কে কিছু দ্বিমাত্রিক দৃষ্টিভঙ্গি তৈরি করা প্রয়োজন – যেমনটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে:

উপরের বাম কোণে থাকা হেলিক্যাল স্ক্যানের তিনটি দৃষ্টিভঙ্গি।

পরবর্তী আলোচনায় আমরা সাইড ভিউ বা পার্শ্ব দৃশ্যটি ব্যবহার করব।

হেলিক্যাল সিটিতে ইন্টারপোলেশন

হেলিক্যাল স্ক্যানিংয়ের জন্য বিভিন্ন ধরনের কম্পিউটেশনাল পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, নিচে ৩৬০° লিনিয়ার ইন্টারপোলেশন অ্যালগরিদম দেখানো হলো:

একটি হেলিক্যাল স্ক্যানের পার্শ্ব দৃশ্য এবং ৩৬০° লিনিয়ার ইন্টারপোলেশন অ্যালগরিদমে ব্যবহৃত প্যারামিটারসমূহ, যেখানে Z_ref দ্বারা ইন্টারপোলেট করা অ্যাক্সিয়াল স্লাইসের অবস্থান নির্দেশ করা হয়েছে।

লিনিয়ার ইন্টারপোলেশনের পূর্ববর্তী আলোচনার ওপর ভিত্তি করে কাঙ্ক্ষিত ট্রান্সঅ্যাক্সিয়াল ডেটা নির্ণয়ের জন্য নিচের সমীকরণটি তৈরি করা যেতে পারে:

$P_z(i,\alpha )=(1-w)P_j(i,\alpha )+w{P}_{j+1}(i,\alpha )$

যেখানে:

• $P_z(i,\alpha )$ হলো $Z_{\text{ref}}$ অবস্থানে একটি নির্দিষ্ট কোণ $\alpha$-এর ইন্টারপোলেট করা প্রজেকশন;
• $P_j(i,\alpha )$ হলো $Z_j$ অবস্থানে ঘূর্ণন $j$ এবং প্রজেকশন কোণ $\alpha$-তে পরিমাপকৃত হেলিক্যাল প্রজেকশন;
• $P_{j+1}(i,\alpha )$ হলো $Z_{j+1}$ অবস্থানে ঘূর্ণন $j+1$ এবং প্রজেকশন কোণ $\alpha$-তে পরিমাপকৃত হেলিক্যাল প্রজেকশন; এবং

$w=\frac{Z_{\text{ref}}-Z_j}{d}$

ফিল্টার্ড ব্যাকপ্রজেকশনের আগে অ্যাক্সিয়াল ডেটা অনুমান করতে এই ইন্টারপোলেশন প্রক্রিয়াটি হেলিক্সের সমস্ত ডেটা পয়েন্টে প্রয়োগ করা হয়। উচ্চতর অর্ডারের ইন্টারপোলেশনও করা সম্ভব, যেখানে অনুমানের কাজে চারটি রশ্মির ডেটা পয়েন্ট ব্যবহার করা যেতে পারে। এছাড়া, মাল্টি-স্লাইস সিটিতে এই অনুমানের জন্য উন্নত জেড-অক্ষ ফিল্টার প্রয়োগ করা যায়।

ভলিউম ইমেজিং

যখন একটি সিটি স্ক্যানারের ফ্যান বিম জেড-অক্ষ বরাবর প্রসারিত করা হয় এবং দ্বিমাত্রিক ডিটেক্টর ব্যবহার করা হয়, তখন প্রতি ঘূর্ণনে বেশ কয়েকটি স্লাইস তৈরি করা সম্ভব। এর ওপর ভিত্তি করে ফ্যান বিমটিকে একটি শঙ্কু বা কোনের আকৃতি দেওয়া যেতে পারে। তখন ভলিউম ইমেজিং ও কোন বিম সিটি-র মতো ধারণাগুলো প্রয়োগ করা যায়। এই প্রসঙ্গে 'মাল্টি-স্লাইস' এবং 'মাল্টি-ডিটেক্টর' সিটির মতো শব্দগুলোও ব্যবহৃত হতে পারে। তবে আমরা পরে দেখব যে, এই দুটি শব্দের মধ্যে দ্বিতীয়টিই বেশি উপযুক্ত।

দ্বিমাত্রিক ডিটেক্টরগুলো সলিড-স্টেট ডিভাইস এবং এর সবচেয়ে সহজ উদাহরণ হলো ম্যাট্রিক্স অ্যারে, যা নিচে দেখানো হলো:

একটি ম্যাট্রিক্স অ্যারে সিটি ডিটেক্টরের জন্য মাল্টি-স্লাইস ডেটা গ্রহণের চারটি মোডের চিত্র।

এই অ্যারেটিতে ধরা যাক ৯১২টি কলাম এবং ১৬টি সারির অভিন্ন ডিটেক্টর থাকতে পারে। এর প্রতিটি ১.২৫ mm বর্গাকার এবং এক্স-রে টিউবের ঘূর্ণন চাপের সাথে মিল রেখে বাঁকানো। উপরের প্যানেল a-তে এই ধরনের আটটি কলাম দেখানো হয়েছে, যা একটি ৫ mm প্রস্থের এক্স-রে বিম দ্বারা বিকিরণপ্রাপ্ত হচ্ছে। এর অর্থ হলো চারটি ১.২৫ mm অ্যাক্সিয়াল স্লাইসের ডেটা একই সাথে গ্রহণ করা যেতে পারে। এই ব্যবস্থায় এক্স-রে বিমটিকে ডিটেক্টর অ্যারের প্রস্থ বরাবর প্রসারিত করে আরও বেশি সারি (এই ক্ষেত্রে ১৬টি পর্যন্ত সারি) একই সাথে বিকিরণপ্রাপ্ত করা সম্ভব।

সংলগ্ন ডিটেক্টর সারিগুলোর আউটপুটকে একত্রে যুক্ত করে এই ডিজাইনে নমনীয়তা আনা যেতে পারে, যেমনটি প্যানেল b, c এবং d-তে দেখানো হয়েছে। এখানে যথাক্রমে ২, ৩ এবং ৪টি সারির আউটপুট যোগ করে একই সাথে চারটি ২.৫ mm পুরু স্লাইস, অথবা চারটি ৩.৭৫ mm স্লাইস, অথবা চারটি ৫ mm স্লাইস তৈরি করা হয়।

একটি আরও নমনীয় ডিজাইন পাওয়া যায় অ্যাডাপ্টিভ অ্যারে ডিটেক্টরের মাধ্যমে, যা পরবর্তী চিত্রে দেখানো হয়েছে:

একটি অ্যাডাপ্টিভ অ্যারে সিটি ডিটেক্টরের চিত্র।

বর্গাকার ডিটেক্টরের কলামের পরিবর্তে এই অ্যারেটিতে পরিবর্তনশীল প্রস্থের ডিটেক্টরের কলাম ব্যবহার করা হয়। এতে কেন্দ্রীয় দুটি কলামের প্রস্থ তুলনামূলকভাবে কম থাকে, যেমন উপরের চিত্রে ১ mm। পরিধির দিকে কলামের প্রস্থ ক্রমান্বয়ে বাড়তে থাকে, যেমন আমাদের চিত্রে ১.২৫ mm, ১.৫ mm, ২.৫ mm থেকে ৫ mm পর্যন্ত। এই ধরণের প্যাটার্নের কারণ নিচে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

এই ডিটেক্টর অ্যারের চারটি অপারেশন মোড নিচের চিত্রে দেখানো হলো:

একটি অ্যাডাপ্টিভ অ্যারে সিটি ডিটেক্টরের জন্য মাল্টি-স্লাইস ডেটা গ্রহণের চারটি মোডের চিত্র।

আমরা প্যানেল a-তে দেখতে পাচ্ছি যে, যখন একটি ১ mm পুরু ফ্যান বিম অ্যাডাপ্টিভ অ্যারের কেন্দ্রীয় কলামগুলোর সাথে সারিবদ্ধ করা হয়, তখন দুটি ০.৫ mm স্লাইস পাওয়া যেতে পারে। প্যানেল b-তে আমরা দেখতে পাচ্ছি যে, একটি ৪ mm পুরু ফ্যান বিম ব্যবহার করে চারটি ১ mm স্লাইস পাওয়া সম্ভব। ডিটেক্টরের সংযোগ প্রক্রিয়াটি প্যানেল c এবং d-তে দেখানো হয়েছে। এখানে কেন্দ্রীয় চারটি কলামের ডিটেক্টরের আউটপুট এমনভাবে যুক্ত করা হয়েছে, যা দুটি ২.৫ mm প্রশস্ত ডিটেকশন কলামের মতো কাজ করে এবং এর ফলে চারটি ২.৫ mm স্লাইসের ডেটা পাওয়া যায়। প্যানেল d-তে চারটি ৫ mm স্লাইস তৈরি করতে এই সংযোগ প্রক্রিয়াটি একইভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে।

অ্যাডাপ্টিভ অ্যারের দ্বিতীয় সুবিধা হলো প্রতিটি সারিতে পৃথক ডিটেক্টর উপাদানের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে আনা সম্ভব। আমরা এইমাত্র যে বিষয়টি আলোচনা করেছি, তার ক্ষেত্রে এই সংখ্যা ১৬ থেকে কমিয়ে ৮-এ আনা হয়েছে। এটি অ্যারে দ্বারা অত্যন্ত দ্রুত ডেটা তৈরিতে সাহায্য করে এবং পরিমাপকৃত ডেটাতে অভিন্নতা ও অন্যান্য সংশোধনের জন্য প্রয়োজনীয় গণনার সংখ্যা কমিয়ে দেয়।

মাল্টি-স্লাইস হেলিক্যাল সিটিতে ইন্টারপোলেশন প্রক্রিয়াটি আমাদের শেষ চিত্রে দেখানো হয়েছে। এখানে একটি ৪-স্লাইস সিস্টেমে ৩৬০^o মাল্টি-স্লাইস ফিল্টার্ড ইন্টারপোলেশন অ্যালগরিদম ব্যবহারের পরিস্থিতি দেখানো হয়েছে:

360MFI অ্যালগরিদমের চিত্র।

২০১০ সালে মাল্টি-ডিটেক্টর সিটি বা MDCT-তে ডিটেক্টর সারির সংখ্যা সাধারণত ৮, ১৬ বা ৬৪, অথবা তার চেয়েও বেশি ছিল। এমনকি একটি ৩২০-স্লাইসের স্ক্যানারও তৈরি করা হয়েছে।

সিটি চিত্র প্রদর্শন

কম্পিউটার যখন ফিল্টার্ড ব্যাকপ্রজেকশনের মাধ্যমে প্রতিটি পিক্সেলের রৈখিক ক্ষয় গুণাঙ্ক (Linear attenuation coefficient) গণনা করে, তখন সেই মানগুলোকে পানির মানের সাথে তুলনা করে স্বাভাবিকীকরণ (Normalised) ও স্কেল করা হয়। এরপর তা হাউনসফিল্ড বা সিটি-নম্বর (CT-number) হিসেবে উপস্থাপন করা হয়, যা নিচের সমীকরণের সাহায্যে সংজ্ঞায়িত:

$H=1000\cdot \frac{{\mu }_m-{\mu }_{\text{water}}}{{\mu }_{\text{water}}}$

যেখানে ${\mu }_m$ এবং ${\mu }_{\text{water}}$ হলো যথাক্রমে সংশ্লিষ্ট টিস্যু উপাদান ও পানির রৈখিক ক্ষয় গুণাঙ্ক। এই সমীকরণ অনুযায়ী পানির সিটি-নম্বর হলো শূন্য। বিভিন্ন টিস্যুর সিটি-নম্বর নিচের ছকে দেখানো হলো:

টিস্যু	সিটি-নম্বর (H)
ফুসফুস	-৩০০
চর্বি	-৯০
হোয়াইট ম্যাটার	৩০
গ্রে ম্যাটার	৪০
পেশি	৫০
ট্রাবেকুলার অস্থি	৩০০–৫০০
কর্টিক্যাল অস্থি	৬০০–৩,০০০

এই চিত্রটি সাধারণত একটি গ্রে স্কেল (Grey scale) ব্যবহার করে কম্পিউটার মনিটরে প্রদর্শন করা হয়। একটি উপযুক্ত উইন্ডো লেভেল (Window level) and উইন্ডো উইডথ (Window width) নির্বাচন করে সিটি-নম্বরের সম্পূর্ণ বা আংশিক সীমাকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য গ্রে স্কেলটি বেছে নেওয়া হয়। উইন্ডো উইডথ হলো প্রদর্শনের জন্য নির্বাচিত সিটি-নম্বরের ব্যাপ্তি। উইন্ডো লেভেল হলো সাধারণত (তবে সবসময় নয়) কেন্দ্রীয় সিটি-নম্বর, যাকে ভিত্তি করে উইন্ডোটি নির্ধারণ করা হয়। সাধারণত সর্বোচ্চ নম্বরটিকে সাদা এবং সর্বনিম্ন নম্বরটিকে কালো রঙে সুনির্দিষ্ট করা হয়। মধ্যবর্তী সমস্ত নম্বরকে একটি রৈখিক স্কেলে উজ্জ্বলতার মান দেওয়া হয়। এর ফলে বাতাস কালো রঙের দেখায় এবং কর্টিক্যাল অস্থি তুলনামূলকভাবে বেশ উজ্জ্বল দেখায়।

চিত্র প্রদর্শন পরিবর্তনের উদাহরণ নিচের দুটি চিত্রে দেখানো হলো। প্রথমটিতে, রোগীর যকৃতের একটি স্লাইসের একই চিত্র একটি তুলনামূলকভাবে সংকীর্ণ উইন্ডো (উচ্চ কনট্রাস্ট) এবং একটি প্রশস্ত উইন্ডো ব্যবহার করে প্রদর্শন করা হয়েছে। সংকীর্ণ উইন্ডোযুক্ত চিত্রটিতে নয়েজ বেশি মনে হতে পারে। তবে এটি কেবল এই সত্যেরই বহিঃপ্রকাশ যে, গ্রে স্কেলটি সিটি-নম্বরের একটি সংকীর্ণ সীমার ওপর ছড়িয়ে রয়েছে।

সিটি চিত্র প্রদর্শনে উইন্ডো উইডথ এবং লেভেলের প্রভাব। a লেভেল = ৫০; উইডথ = ২০০। b লেভেল = ৫০; উইডথ = ৪০০। b-এর তুলনায় a-এর চিত্রটি অধিক কনট্রাস্ট সহকারে প্রদর্শিত হয়েছে এবং এতে নয়েজ বেশি মনে হচ্ছে।

দ্বিতীয় চিত্রে, রোগাক্রান্ত অংশকে (Pathology) স্পষ্টভাবে ফুটিয়ে তোলার জন্য একটি তুলনামূলকভাবে সংকীর্ণ উইন্ডো ব্যবহার করা হয়েছে:

সিটি চিত্র প্রদর্শনে উইন্ডো উইডথ এবং লেভেলের প্রভাব। a লেভেল = -৬০০; উইডথ = ১৭০০। b লেভেল = -৬০; উইডথ = ৪০০। a-এর চিত্রটি ফুসফুসের টিস্যুকে আরও স্পষ্টভাবে প্রদর্শন করে, যেখানে b-এর চিত্রটি পালমোনারি মেটাস্ট্যাসিসকে ফুটিয়ে তোলে।

স্ক্যানড প্রজেকশন রেডিওগ্রাফি

পরবর্তী সমস্ত প্রক্রিয়ার জন্য শারীরস্থানিক চিহ্নের (Anatomical landmark) একটি সুষম সেট তৈরি করতে বেশিরভাগ সিটি সিস্টেমে স্ক্যানড প্রজেকশন রেডিওগ্রাফি বা SPR ব্যবহার করা হয়। এটি স্কাউট ভিউ (Scout view) এবং স্ক্যানোগ্রাম (Scanogram) নামেও পরিচিত। SPR-এ ফ্যান বিমটিকে রোগীর চারপাশে ঘোরানো হয় না, বরং এটি স্থির থাকে এবং কাউচ বা রোগীর শয্যাটিকে বিমের মধ্য দিয়ে ধীরে ধীরে চালনা করা হয়। এক্স-রে টিউবের ফোকাস ও ডিটেক্টরের মধ্যবর্তী শারীরিক গঠনের পরিবর্তনের সাথে সাথে প্রতিটি ডিটেক্টর উপাদান বিকিরণের তীব্রতার ভিন্ন ভিন্ন পরিমাণ পরিমাপ করে। ডিটেক্টরের এই পৃথক সংকেতগুলোকে ডিজিটাল রূপ দেওয়া হয়, তবে খুব বেশি প্রক্রিয়াজাত করা হয় না। কম্পিউটার সমস্ত ডিটেক্টর থেকে পাওয়া সংকেতগুলোকে রেখাচিত্রের একটি সিরিজ হিসেবে সংরক্ষণ করে। প্রতিটি রেখার প্রস্থ খুব কম হয়, সাধারণত ১.৫–২ mm, যা ফ্যান বিমের নির্দিষ্ট প্রস্থের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। পরবর্তীকালে, পর্যাপ্ত কনট্রাস্ট সহকারে অ্যানাটমি প্রদর্শনের জন্য উপযুক্ত গ্রে স্কেল বেছে নিয়ে এই লাইন স্ক্যান চিত্রগুলোর সমন্বয়ে একটি প্রজেকশন রেডিওগ্রাফ তৈরি করা হয়। নিচের উদাহরণ চিত্রটি দেখুন:

সিটি স্ক্যান করার আগে ধারণ করা রোগীর মাথার ল্যাটারাল ভিউ বা পার্শ্ব দৃশ্যের একটি SPR চিত্র।

SPR চিত্রটি তৈরি হয়ে যাওয়ার পর সিটি মোডে পরীক্ষা করার জন্য টিস্যুর ভলিউম বা আয়তন সুনির্দিষ্ট করা যেতে পারে। এরপর উপযুক্ত স্ক্যানিং ফ্যাক্টরগুলো নির্বাচিত হলে কম্পিউটারের সাহায্যে সিটি প্রক্রিয়াটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা সম্ভব।